基于单片机的酒精浓度测试仪设计

夏雪 王建华 刘博

摘 要：按照测试仪实现的要求功能，使用单片机搭以其它硬件对各个模块进行设计，通过对电路的设计分析，实现酒精测试仪的各个模块的指标要求。并通过对软件进行设计，并进行调试、测试，结果表明，测试准确，结构简单，稳定性强。

关键词：单片机；酒精濃度；测试

中图分类号：TP216 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）20-0078-02

Abstract： According to the required functions realized by the tester， the single-chip microcomputer is used to design each module with other hardware. Through the design analysis of the circuit， the index requirements of each module of the alcohol tester are realized. And through the design of the software， and debugging and testing， the results show that the test is accurate， the structure is simple， and the stability is strong.

Keywords： single-chip microcomputer； alcohol concentration； test

1 酒精浓度测试原理

血液酒精浓度与呼出来气体中的酒精含量存在着一定的线性关系。一般认定，呼出来气体酒精浓度（BrAC）的比例与血液酒精浓度（BAC）为1：2100，即

而通过传感器进行酒精浓度测量，再利用单片机进行编程检测，可以将进行检测的气体BrAC值转化成数字信号，进而实现酒精浓度，判断饮酒的程度。

2 硬件设计

根据设计要求和测试原理，其设计方案的硬件电路由控制电路、显示电路、转换电路、语音播报电路组成。

2.1 传感器信号采集电路

本系统采用MQ-3型半导体酒精传感器，MQ-3是由二氧化锡的N型半导体材料制成的。当其表面被酒精气体分子吸附时，表面电阻会随着被测气体浓度的变化而变化，并且这是一个可逆的变化。

2.2 A/D转换电路

模数转换电路的功能是将连续改变的模拟量转变为离散的数字量，是作为模拟系统与数字系统之间连接的通道。模数转换电路是本系统的关键部分，其性能的优劣直接影响整个系统的好坏。ADC0809八路分时采集模拟信号的功能，内置八路模拟选择开关，还有相应的通道防止锁存用译码电路。

2.3 LCD1602显示电路

LCD1602显示模块的尺寸结构示意图如图1所示。

2.4 单片机系统

8位微控制器STC89C52与51系列单片机相兼容，24MHZ的8K字节系统可编程Flash存储器全静态操作，具有低功耗空闲和掉电模式、性能高的特性，还具有8K在系统可编程Flash存储器，是一种很实用的单片机芯片。

时钟电路和复位电路：单片机的时钟电路一般有两种电路方式：内部振荡方式与外部振荡方式。单片机CPU在每执行一条指令的时候，都必须控制在由时序控制电路发出的统一的时钟脉冲下。在单片机芯片内部有一个高增益反相放大器，它是构成震荡器的一部分，放大器的输入/输出端为XTAL1，XTAL2。但时钟电路的形成还需额外的附加电路。

选用内部时钟方式来设计这次电路的同时，利用单片机内部的高增益反相放大器放大数据量，而外部电路可以由一个晶振和2个电容来构成。

3 程序设计

3.1 软件部分各子程序

3.1.1 液晶显示电路程序设计

显示电路程序可以根据功能划分为：显示开机界面、显示提示界面、显示阈值设定界面、显示测量界面。

3.1.2 模/数转换程序设计

ADC0809性能有功耗低，转换时间短等优点。开始后，通过调用A/D采集子程序，判断是否转换完，如果是，则读出A/D转换结果，否则重新进行判断步骤。

3.2 系统总程序设计

系统总程序设计如图2。

4 数字电子秒表的安装与调整测试

经过硬件安装，及进行软件调试后，调用编程器和编程软件，进行调整测试。根据显示界面提示信息，进行参数设定。通过对阈值的设定，把气敏传感器靠近酒精瓶口，观察LCD显示的数值。超过阀值后看喇叭是否发声及LED是否被点亮。把酒精传感器远离酒精瓶口，随时间过去，观察显示器上的数值程下降趋势。直到小于所设定的阈值时，使用喇叭声停止发出警报，此时LED也被熄灭联调后进新实物测试，溶液A是用5%酒精溶度稀释而成，大约2.5%的溶液。溶液B是用45%酒精溶度稀释而成，大约15%的溶液。溶液C是用95%酒精溶度稀释而成，大约40%的溶液。溶液D是用95%酒精溶度稀释而成，大约85%的溶液。进行5次试验，如表1。

测试中，打开软件，调用已画好的原理图，选择图中的单片机并选择已经写好的程序文件载入，成功后进行仿真，观测结果，在针对不足加以修改，最终达到设计要求。

5 结论

本设计包含硬件电路的设计和软件程序的编写两部分。硬件电路具有结构简单、方便实用的特点。软件程序采取模块化设计思想，且每部分子程序都使用独立的功能进行封装，易于进行修改和调试。经过软、硬件联调，试验结果符合设计基本要求，符合设计目标。

参考文献：

[1]辛慧娟.基于单片机的车载酒精浓度测试仪的设计[J].电子设计工程，2017，25（14）：82-85.

[2]万隆，巴奉丽.单片机原理及应用技术[M].北京：清华大学出版社，2010.